Ferro i acer conductors

A la natura, el ferro es troba en diversos compostos amb oxigen (FeO, Fd2O3, etc.). És extremadament difícil aïllar el ferro químicament pur d'aquests compostos. Pel que fa a les propietats elèctriques i magnètiques, el ferro químicament pur està a prop del ferro purificat de les impureses pel mètode electrolític (ferro electrolític). La quantitat total d'impureses en el ferro electrolític no supera el 0,03%.

Les principals impureses del ferro són: oxigen (O2), nitrogen (N2), carboni (C), sofre (C), fòsfor (P), silici (Si), manganès (Mn) i algunes altres. La majoria de les impureses entren al ferro del mineral i del combustible.

El silici i el manganès s'introdueixen específicament al ferro com a desoxidants. Es combinen fàcilment amb l'oxigen i formen òxids, que en el ferro fos (acer) suren a la superfície en forma d'escòries i s'eliminen. Això millora les propietats mecàniques dels acers, però, quedant-se en petita quantitat a l'acer, en redueixen la conductivitat elèctrica.

El sofre i el fòsfor són impureses nocives. Entrant en ferro i acer a partir de minerals i combustibles, provoquen la fragilitat dels acers.Els gasos (nitrogen i oxigen) també són impureses nocives, ja que deterioren les propietats elèctriques i magnètiques del ferro i l'acer.

Una impuresa que redueix dràsticament la conductivitat elèctrica del ferro és el carboni. Els aliatges de ferro amb carboni s'anomenen acers. A més del carboni, els acers també contenen altres elements que s'introdueixen específicament per obtenir determinades propietats (elements d'aliatge).

Les qualitats tècniques del ferro són els acers baixos en carboni, el contingut de carboni dels quals varia del 0,01 al 0,1%. En els acers estructurals, el carboni es troba en una quantitat del 0,07 al 0,7%, i en els acers per a eines i altres acers especials (aliatge) - del 0,7 al 1,7%.

Ferro i acer: els materials conductors més barats i accessibles amb una alta resistència a la tracció mecànica, però el seu ús està limitat pels següents desavantatges.

El ferro i l'acer tenen una baixa resistència a la corrosió, és a dir, s'oxiden fàcilment a l'aire: s'oxiden. A més, tenen un aixecat resistència (p = 0,13 — 0,14 ohms x mm2 / m) en comparació amb el coure i l'alumini. La resistència elèctrica del ferro i l'acer al corrent altern augmenta molt perquè el ferro i l'acer ho són materials magnètics… Per tant, el corrent es desplaça en gran mesura de la part mitjana del conductor a la seva superfície (efecte superficial).

Per reduir aquest efecte i la magnitud de la resistència elèctrica al corrent altern, intenten utilitzar acers amb la menor permeabilitat magnètica possible.

Per a la producció de filferro d'acer, s'utilitza acer amb un contingut de carboni del 0,10 al 0,15%, que té les propietats següents: densitat 7,8 g / cm3, punt de fusió 1392 - 1400ОС, resistència a la tracció màxima 55 - 70 kg / mm2, allargament relatiu 4 — 5%, resistència 0,135 — 146 ohms hmm2 / m, coeficient de resistència a la temperatura α = +0,0057 1/°C.

Per protegir-los de la corrosió atmosfèrica, els cables d'acer es cobreixen amb una fina capa de coure o zinc (0,016 - 0,020 mm).

El filferro i les varetes d'acer també s'utilitzen com a nuclis fils bimetàl·licsproporcionant estalvis significatius en coure conductor. Els conductors bimetàl·lics s'utilitzen en dispositius elèctrics (claus de ganivet, contactors, etc.).

Arròs. 1. Secció transversal d'un fil bimetàl·lic

Arròs. 2. Secció transversal del filferro bimetàl·lic d'acer-alumini: 1 — filferro d'alumini, 2 — filferro d'acer

El filferro d'acer galvanitzat amb alta resistència a la tracció mecànica (130 — 170 kg / mm2) s'utilitza com a nuclis en filferros d'acer-alumini per augmentar la seva resistència a la tracció mecànica.